Обзавестись собственным колодцем или скважиной — мечта каждого владельца загородного участка, неважно выстроен на дом, или земля используется исключительно для выращивания деревьев и ведения огорода. Выбор между рытьем колодца и бурением скважины часто решается в пользу последней. Ну а выбор варианта возведения и обустройства источника живительной влаги зависит от типа грунтов, на которых расположен участок, от глубины залегания водоносных пластов, от готовности потратить на строительство ту или иную сумму. Более того, при желании можно прибегнуть к сооружению объекта своими руками. Конечно, сделать самому можно только неглубокую скважину, менее 15 м, которые делаются на песок. Для рытья боле глубоких, до 50 м — придется привлекать специалистов, не обойтись без них и при сооружении артезианской скважины, на известняк, глубина которой может составлять от 60 до 250 м. Чтобы убедиться в пригодности добываемой жидкости для питья, рекомендуется произвести анализ ее качества.

Срок службы

Перед тем, как приступить к сооружению объекта, желательно ознакомиться с методами выполнения бурения и принципами выбора конструкции, узнать о том, какие параметры скважины считаются основными и какие расчеты потребуются для правильного выбора оборудования, в частности — насоса.

Можно встретить информацию, что срок службы скважины на воду равняется 15 годам, но в реальности он зависит от того, насколько интенсивно используется источник. При частом использовании, срок работы может равняться 30 годам, а то и более. Зачастую его ограничением является срок годности труб, которые были использованы для обсадки. В случае обсадки качественными трубами из материалов с большим сроком службы и соответствующим составом воды, срок службы источника будет неограниченным по времени.

Выбор конструкции скважины

Наиболее важным моментом в строительстве объектов является процесс выбора и обоснования конструкции — в последствии от него зависит качество и затратность выполненных работ. В соответствии со своим предназначением, разведочные скважины должны:

• позволить опробовать определенное количество вскрываемых водоносных горизонтов,
• быть экономически целесообразными,
• иметь как можно меньший диаметр ствола,
• позволить повторно использовать обсадные трубы и фильтр,
• быть готовыми к качественному ликвидационному тампонажу.

Сооружение скважин сегодня производится с применением способов:

• вращательного с прямой и обратной промывкой,
• вращательного с продувкой воздухом,
• ударного
• ударно-вращательного.

Каждый из них имеет свои особенности и область рационального применения, в соответствии с гидрогеологическими условиями и перечнем поставленных задач. В современном строительстве чаще применяют способы с обратной и прямой промывкой глиносодержащим раствором.

Конструкция скважин на воду эксплуатационных должна позволить:

• вскрывать продуктивные водоносные пласты с целью эксплуатации, с минимальным сопротивлением профильтровых колонн,
• эксплуатировать объект на протяжении длительного периода при минимальных темпах спада производительности,
• обеспечение качественной изоляции пластов воды, кроме тех, которые планируется эксплуатировать одновременно,
• получить экономию по стоимости материалов и трудовых затрат,
• иметь скважину наименьшего возможного диаметра,
• получать минимальное сопротивление при подъеме насосом воды.

Требования к скважинам на воду достаточно специфичны и имеют друг с другом сложные взаимосвязи. При решении вопроса обоснования и выбора той или другой конструкции должны учитываться и анализироваться многочисленные факторы.

Схема конструкции скважины

Рассмотрим схему скважины на примере артезианской. Верхняя ее часть представляет собой устье, нижняя — башмак или забой. На схеме также указывается:

• какими трубами будет обсажена скважина, т.е. ее конструкция,
• общее описание пород,
• какие именно породы пройдены при сооружении объекта.

Такой рисунок профессионалы называют геолого-техническим разрезом, конструкция источника при его составлении дополняется информацией:

• о возрасте пород, которые будут проходиться,
• сведениями о категории буримости, на основании которой подбирается рабочее долото,
• данными по подбору погружного насоса.

Судя по тому, насколько информация о скважине соответствует нормативно-техническим документам, делается заключение о расчетном сроке эксплуатации объекта. Подбор типа конструкции скважины осуществляется специалистами-гидрогеологами, в зависимости от конкретного геологического разреза.

Фильтровые и безфильтровые скважины

Решение об использование фильтрового или безфильтрового типа конструкции скважины основывается на типах грунтов на данной местности: в скальных породах или на рыхлых неустойчивых грунтах обычно сооружают фильтровые источники. При установке фильтра следят, чтобы расстояние между его рабочей частью и породой в кровле водоносного горизонта составляло от половины метра до метра. Длина рабочей части фильтра должна соответствовать мощности пласта, в котором он будет работать. Глухая труба, называемая отстойником, должна иметь специальные вырезы, ее длина должна быть как минимум 2 м.

Схема конструкции скважины делается с учетом:

• ее глубины,
• назначения,
• уровня воды,
• габаритов фильтров и их конструкции.

Количество необходимых обсадных труб, глубина их спуска и диаметр взаимосвязаны:

• со способом бурения,
• количеством задействованных пластов воды,
• используемым насосом,
• методикой крепления обсадных труб,
• потребности в цементировании затрубного пространства,
• сроком эксплуатации объекта.

Если запланирована конструкция с установкой скважинного насоса в фильтре, то в конечном итоге диаметр скважины будет зависеть от габаритов насоса. Если насос будет устанавливаться в эксплуатационной колонне над фильтром, то ее диаметр также будут определять габариты насоса. Для упрощения монтажных работ и получения возможности контроля за старением воды предусматривают наличие зазора между диаметром внутренней части эксплуатационной колонны и внешним диаметром корпуса насоса около 50 мм. Но не следует стремиться к значительному увеличению этого показателя — оно приведет к удорожанию работы и увеличению веса конструкции.

Строительство безфильтровых объектов возможно при наличии достаточно устойчивой кровли в рыхлых породах.

Расчет скважины на воду

Главная цель, которая преследуется при сооружении объекта — получение воды в необходимых количествах при минимальном уровне снижения ее статического показателя. Во всем остальном расчет скважин на воду практически ничем не отличается от расчетов газовых и нефтяных скважин.

Самым значимым показателем, характеризующим источник считают дебит, именно он позволит определить, достаточно ли будет добываемой воды для обеспечения нужд хозяйства, он также поможет в правильном расчете насосного оборудования. Дебит скважины — это количество воды, которое она может произвести за единицу времени. От него напрямую зависит показатель производительности водозабора, мощность насосного оборудования и диаметр обсадных труб.

Главный показатель, используемый при расчете дебита — статический уровень жидкости, измеряемый расстоянием до зеркала воды. Для его определения применяют шпагат с грузиком. После того, как грузик достигнет зеркала, измеряют длину шпагата, это будет статический уровень. Определение динамического уровня производят, приведя в действие насос. Откачивание некоторого количества воды вызывает снижение ее уровня в скважине. Это динамический уровень. Если работа насоса не приводит к снижению динамического уровня — можно предполагать, что производительность насоса равна производительности водозабора. Если дебит скважины ниже, чем мощность насоса, будет отслеживаться постепенное снижение динамического уровня, через какое-то время вода в скважине иссякнет. Если разница между статическими и динамическими показателями не превышает 1 м — это свидетельствует о достаточной мощности источника, превышающей мощность используемого насоса.

Производительность источника определяется таким опытом. Устанавливают достаточно мощный насос на дно скважины и заготавливают пустую емкость известного объема. Выкачивают всю жидкость из источника и засекают время, за которое уровень зеркала достигнет начальных показателей. При расчете дебита учитывается количество откачанной жидкости и время на восстановление ее уровня, для этого делят объем на время.

Более точный расчет можно сделать по формуле D = H x V/ (Hд – Hст), при этом:

• буква H — глубина скважины воду,
• D — дебит,
• V — производительность насоса,
• Hд — уровень динамический,
• Hст — уровень статический .

Конечно, если подойти к делу ответственно, то проектные и расчетные работы можно выполнить самостоятельно, но надежнее все же обратиться за помощью к специалистам — ведь в процессе проектирования, в любом случае, потребуются данные о составе и качестве грунта в данной местности и о глубине залегания водоносных пластов.